Ядро атома
Ядро атома состоит из протонов и нейтронов (общее название — нуклоны). Число протонов в ядре атома элемента строго определено — равно порядковому номеру элемента в периодической системе — Z. Число нейтронов в ядре атомов одного и того же элемента может быть различным — A — Z (где А — относительная атомная масса элемента; Z — порядковый номер).
Заряд ядра атома определяется числом протонов или электронов в нейтральном атоме.
Масса ядра определяется суммой протонов и нейтронов.
Изотопы
Изотопы — разновидности атомов определенного химического элемента, имеющие одинаковый атомный номер, но разные массовые числа. Обладают ядрами с одинаковым числом протонов и различным числом нейтронов, имеют одинаковое строение электронных оболочек и занимают одно и то же место в периодической системе химических элементов.
Относительные атомные массы элементов, приводимые в периодической системе — есть средние массовые числа природных смесей изотопов. Поэтому они и отличаются от целочисленных значений.
Пример.
Природный таллий (ат.н.81, ат. масса 204,383) состоит из двух изотопов:
таллий – 203
таллий — 205
Средняя атомная масса таллия равна:
Aср.(Tl) = (0,295 • 203 + 0,705 • 205) / 2 = 204,383
Изотопы водорода имеют специальные символы и названия:
Химические свойства изотопов одного элемента одинаковы. Изотопы, имеющие одинаковые массовые числа, но различные заряды ядер, называются изобарами
Радиоактивность
Радиоактивность — самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа одного химического элемента в изотоп другого элемента, сопровождающееся испусканием элементарных частиц или ядер (например, α- частиц).
Радиоактивность, проявляемая природными изотопами элементов, называется естественной радиоактивностью.
Самопроизвольный распад ядер описывается уравнением:
где N и N0 — массы изотопа в момент времени t и в начальный момент времени; Т1/2 — период полураспада, который является постоянным для данного изотопа. За время Т1/2 распадается половина всех ядер данного изотопа.
Основные виды радиоактивного распада.
Сопровождается потоком положительно заряженных ядер атома гелия 42Не (a- частиц) со скоростью 20000 км/с. При этом заряд Z исходного ядра уменьшается на 2 единицы (в единицах элементарного заряда), а массовое число А — на 4 единицы (в атомных единицах массы).
Z’ = Z – 2
A’ = A – 4
т.е. образуется атом элемента, смещенного по периодической системе на две клетки влево, от исходного радиоактивного элемента, а его массовое число на 4 единицы меньше исходного.
Излучение ядром атома потока электронов со скоростью 100’000 — 300’000 км/с. (Электрон образуется при распаде нейтрона ядра. Нейтрон может распадаться на протон и электрон.) При b- распаде массовое число изотопа не изменяется, поскольку общее число протонов и нейтронов сохраняется, а заряд ядра увеличивается на 1. (Химический элемент смещается в периодической системе на одну клетку вправо, а его массовое число не изменяется)
Возбужденное ядро испускает электромагнитное излучение с очень малой длиной волны и высокой частотой, обладающее большой проникающей способностью, при этом энергия ядра уменьшается, массовое число и заряд остаются неизменными. (Химический элемент не смещается в периодической системе, его массовое число не изменяется и лишь ядро его атома переходит из возбужденного состояния в менее возбужденное).
Ядерные реакции
Ядерные реакции — превращения ядер, происходящие при их столкновении друг с другом или с элементарными частицами. Первая искусственная ядерная реакция была осуществлена Э.Резерфордом (1919 г.) при бомбардировке ядер азота a- частицами:
С помощью ядерных реакций были получены изотопы многих химических элементов и ядра всех химических элементов с порядковыми номерами от 93 до 110.
Ядерные цепные реакции
Ядерной цепной реакцией называется реакция, в которой частицы, вызывающие ее (нейтроны), образуются как продукты этой реакции.
Например при делении ядра урана, в результате взаимодействия с нейтроном, освобождаются два-три нейтрона. Это позволяет осуществлять цепную реакцию деления урана. Любой из нейтронов, вылетающих из ядра в процессе деления, может, в свою очередь, вызвать деление соседнего ядра, которое также испускает нейтроны, способные вызвать дальнейшее деление. В результате число делящихся ядер очень быстро увеличивается. Возникает цепная реакция.
В результате, данного процесса, может возникнуть ядерный взрыв, как на Хиросиме и Нагасаки, устроенный администрацией США.
Или использовать, данный процесс, на благо мировой цивилизации, как это делает Россия.
